液气分离器点火装置校验台的研究与应用

李强，赵晗，赵磊

（渤海钻探管具与井控技术服务分公司，河北 任丘 062552）

液气分离器点火装置是处理钻井液中可燃性有害气体的安全环保设备，用它可将钻井液中放空的可燃有害气体点燃焚烧以消除其对环境和安全带危害，该装置与钻井液液气分离器配套，现已在石油钻井工程中广泛使用。因此液气分离器点火装置校验台是保证液气分离器点火装置质量的重要设备。液气分离器点火装置的使用有效性只能在其几个组件全部连接后进行测试，当出现连接后不点火的情况时，无法判断是组件中哪一件出现问题，针对这种情况，我们决定设计制造在厂内使用的液气分离器点火装置校验台，用于对点火装置电气部分进行校验，通过校验台能方便的检测电气有效性，并能对电气部分进行简单的故障排除，提高装置的有效性与可靠性。

1 设定目标

（1）研制一种小巧轻便的多功能液气分离器点火装置校验仪，要求重量不超过10kg，并且一个人就可以携带外出，能方便的检测液气分离器点火装置电气有效性，并能对电气部分进行故障排除达到液气分离器点火装置质量合格率100%。（2）大幅缩短现场工作时长，降低人工成本，避免有效资源的浪费。预计提高工作效率50%，节约人工成本50%。

2 提出方案并确定最佳方案

随着近年来钻井工作量的扩大，同时专业电工人员在减少，电气设备的维修量增加，我们研制液气分离器点火装置校验台，用于对点火装置电气部分进行校验。

经研究小组成员讨论后，提出需要对四方面进行研究：（1）测绘点火装置的电气性能，明确各部件电气参数。（2）研制出了采用内部供电方式，可实现作业现场没有电源的情况下进行测试作业。（3）研制出了高效连接方式，实现设备和线缆快速拆装。（4）研制出了7种功能模块，实现对点火装置各个部位的有效检测。

2.1 测绘点火装置的电气性能，明确各部件电气参数

（1）电压选择。到底需要交流还是直流，抑或交直流均可，通过分析只能用交流，因为在高压储能器盒子内部有一个变压器，只有交流才能储存、发出、传输能量。

（2）供电方式选择。供电分为外部供电型和内部供电型，为了方便在作业现场没有电源的情况下依旧可以作业，选择内部供电型，由12V12AH电瓶提供测试用电源。

（3）标准源参数确定。经过测量试验计算分析，DHQ系列和YDP系列传输电压分别为220VAC和12VAC，电压能量由校验仪内部电瓶提供。电压由12V直流在内部进行逆变为交流产生。

（4）计算负载。YDP系列传输电压为12VAC，校验仪设计电流为1.2A，则虚拟负载电阻R=V/I=12/1.2=10欧姆，虚拟负载功率为P=UI=12×1.2=14.4W，则选用电阻为10欧姆，承受功率大于14.4W的电阻。

（5）DHQ系列传输电压为220VAC，校验仪设计电流为1.5A，则虚拟负载电阻R=V/I=220/1.5=147Ω，虚拟负载功率为P=UI=220×1.5=330W，则选用电阻为150Ω，承受功率大于330W的电阻。

2.2 采用内部供电方式，可实现作业现场没有电源的情况下进行测试作业

研制出了采用外部供电和内部双供电方式，可实现作业现场没有电源的情况下进行测试作业。

2.3 实现设备和线缆快速拆装

选择与点火装置通用的航空插头，具备以下优点：（1）连接方便快速。（2）连接可靠。（3）不受振动影响可靠性好。（4）可根据电流大小选择不同规格，最大的优点就是，有止口对位不会插错。

2.4 研制出了7种功能模块，实现对点火装置各个部位的有效检测，如图1所示。

图1 液气分离器点火装置校验仪结构示意图

图1中包括：YDP系列点火控制箱测试模块电流表1，YDP系列点火控制箱测试模块连接端子2，YDP系列点火控制箱测试模块电压表3，YDP系列电缆通断测试显示灯4，YDP系列电缆通断测试连接端子5，YDP系列电缆通断测试开关6，YDP系列高压包测试连接端子7，YDP系列高压包测试指示灯8，YDP系列高压包测试测试开关9，DHQ系列电缆通断测试显示灯10，DHQ系列电缆通断测试开关11，DHQ系列电缆通断测试连接端子12，DHQ系列高压包测试测试开关13，DHQ系列高压包测试指示灯14，DHQ系列高压包测试连接端子15，电池容量测量连接端子16，电池容量测量17，大功率放电电阻18，DHQ系列点火控制箱测试模块连接端子19，DHQ系列点火控制箱测试模块电压表20，DHQ系列点火控制箱测试模块电流表21，急停开关22，整机开关23，本机电流表24，本机电压表25，本机工作指示灯26，使用/充电转换开关27。

①YDP型高能点火控制箱测试模块包括：YDP系列点火控制箱测试模块电流表1，YDP系列点火控制箱测试模块连接端子2，YDP系列点火控制箱测试模块电压表3。

②YDP型高温高压线缆测试模块包括：YDP系列电缆通断测试显示灯4，YDP系列电缆通断测试连接端子5，YDP系列电缆通断测试开关6。

③YDP型高能点火高压包包括：YDP系列高压包测试连接端子7，YDP系列高压包测试指示灯8，YDP系列高压包测试测试开关9。

④DHQ型高能点火控制箱测试模块包括：DHQ系列点火控制箱测试模块电压表20，DHQ系列点火控制箱测试模块电流表21。

⑤DHQ高温高压线缆测试模块包括：DHQ系列电缆通断测试显示灯10，DHQ系列电缆通断测试开关11，DHQ系列电缆通断测试连接端子12。

⑥DHQ高能点火高压包包括：DHQ系列高压包测试测试开关13，DHQ系列高压包测试指示灯14，DHQ系列高压包测试连接端子15。

⑦电池测试模块包括：电池容量测量连接端子16，电池容量测量17。

3 多功能便携式仪表检验台研制过程

3.1 模块逻辑设计

根据方案中的功能模块的设计，确定操作逻辑（图2）。

图2 液气分离器点火装置校验仪结构操作逻辑示意图

3.2 电路设计

根据操作逻辑设计电路（见图3）。

图3 电路图

3.3 制作

根据设计进行外观和电路加工（见图4）。

图4 加工过程图

3.4 试验测试

作为可以提供仿真实验的平台，该校验台在制作完毕后，须用万用表对连接完成的线路进行性能检测，查看通断测试是否正常，输出电能是否标准，显示灯是否正常工作如图5所示。

图5 电路设计一致性测试

4 效果确认

试验效果如下。

（1）我们将钻井队回收的GDX高能点火控制箱连接至校验仪进行校验，工作时点火控制箱仪表显示读数为电压12V、电流0.6A，校验仪显示读数为电压12V，电流1.2A。

（2）通过校验我们得出数据，如表1所示。

电压 电流GDX高能点火控制箱 12V 0.6A校验仪 12V 1.2A结论 一致，正常 不一致，异常

经过检验仪判断，此GDX高能点火控制箱电流显示失效，通过进一步对控制箱检修，发现电流表头损坏。

（3）为了使该应用标准化，我们将液气分离器点火装置校验台设计资料、图纸的整理归档；制定液气分离器点火装置校验台操作规程，同时申请了知识产权保护。

（4）为了更好的液气分离器点火装置校验台的实用性和长效性，进行了跟踪调查。

（5）该校检仪的研制，有效缩短点火装置维修时间，平均修理时间减少1.5小时/次。并且达到点火装置检测准确率100%的要求。以华北地区年开发380口井，约120井次需配备液气分离器，需维修点火装置40台，每台节约更换配件的费用5000元/台，合计20万元/年。

（6）该项成果的成功应用，大大提高了液气分离器点火装置的可靠性，降低了井控风险，为进一步拓展管具井控技术服务提供了强有力的保障，具有良好的社会效益。